電気工学基礎

科目基礎情報

学校 旭川工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 電気工学基礎
科目番号 056 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気情報工学科(2021年度以降入学者) 対象学年 1
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 例題で学ぶ やさしい電気回路直流編(堀 浩雄 森北出版)
担当教員 大島 功三

到達目標

1. 抵抗における電圧と電流の関係を理解し,電気回路の計算に用いることができる。
2. キルヒホッフの法則を理解し,電気回路の計算に用いることができる。
3. 回路定理を理解し,電気回路の計算に用いることができる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1抵抗における電圧と電流の関係を説明でき,様々な回路の計算ができる。抵抗における電圧と電流の関係を説明でき,基本的な回路の計算ができる。抵抗における電圧と電流の関係を説明できない。
評価項目2キルヒホッフの法則を説明でき,様々な回路の計算ができる。キルヒホッフの法則を説明でき,基本的な回路の計算ができる。キルヒホッフの法則を説明できない。
評価項目3回路定理を説明でき,様々な回路の計算ができる。回路定理を説明でき,基本的な回路の計算ができる。回路定理を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

  電気情報工学科の教育目標② 説明 閉じる
本科の教育目標① 説明 閉じる

教育方法等

概要:
前半は電気工学の基本事項である電流と電圧,電位,接地(アース),電源等を学ぶとともに,回路の基本法則であるオー
ムの法則とキルヒホッフの法則を理解し,抵抗の直並列接続,分圧と分流,電力について学習して,電気工学の基本を身につ
ける。後半は,キルヒホッフの法則を中心に枝路電流法,網目電流法,節点電圧法による回路解析法を学び,直並列回路の
各部の電圧・電流を計算する手法を身につける。また,回路の諸定理や抵抗のΔ-Y 変換を利用した解析法についても学ぶ。
授業の進め方・方法:
この授業では,基本的な事項のみを説明し,それをもとにペアあるいはグループでディスカッションをしながら理解を深めていく進め方(アクティブラーニング)となる。

電気回路を解析するということは,回路中の未知なる電流,電圧を求めることである。手段として用いられる数学はそれほど高度なものではない。また,この科目で学ぶ回路の基本法則は,これから高専で5 年間学んでいく上での基礎になるものである。
注意点:
授業中の演習のみならず自学自習で多くの演習問題を繰り返しこなして学力をつける必要がある。課題(演習等)は期限内に遅れずに提出すること。また,後で理解しようと思わず,わからないことはすぐに解決するように心がけていくことが大切である。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス
電気の基礎
電流,電圧,電位,電位差の説明ができる。
2週 導体の性質(1) 抵抗,コンダクタンス,オームの法則の説明,電流,電圧,抵抗の計算ができる。
3週 導体の性質(2) 抵抗,コンダクタンス,オームの法則の説明,電流,電圧,抵抗の計算ができる。
4週 抵抗の直列接続 抵抗の直列接続について,合成抵抗や分圧の考え方を説明し,計算に用いることができる。
5週 抵抗の並列接続 抵抗の並列接続について,合成抵抗や分流の考え方を説明し,計算に用いることができる。
6週 小テスト
7週 演習
8週 中間試験
2ndQ
9週 クラメルの公式 クラメルの公式を用いて連立方程式を解くことができる。
10週 倍率器・分流器 倍率器・分流器の原理について説明できる。
11週 抵抗のΔ-Y,Y-Δ変換 回路の変換を行い,抵抗の計算をすることができる。
12週 電源 電圧源と電流源の考え方を説明できる。
13週 電力・電力量 電力と電力量を説明し,これらを計算できる。
14週 小テスト
15週 演習
16週 前期末試験
後期
3rdQ
1週 演習
2週 枝路電流法 枝路電流法を直流回路の計算に用いることができる。
3週 網目電流法 網目電流法を直流回路の計算に用いることができる。
4週 節点電圧法 節点電圧法を直流回路の計算に用いることができる。
5週 重ねの理 重ねの理を説明し,直流回路の計算に用いることができる。
6週 小テスト
7週 演習
8週 中間試験
4thQ
9週 演習
10週 テブナンの定理 テブナンの定理を説明し,直流回路の計算に用いることができる。
11週 ノートンの定理 ノートンの定理を説明し,直流回路の計算に用いることができる。
12週 ミルマンの定理・相反の定理 ミルマンの定理・相反の定理を説明し,直流回路の計算に用いることができる。
13週 ブリッジ回路 ブリッジ回路を計算し,平衡条件を求められる。
14週 小テスト
15週 演習
16週 学年末試験

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
基礎的能力自然科学物理電気オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。2前2
抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。2前2,前5
ジュール熱や電力を求めることができる。2前13
専門的能力分野別の専門工学電気・電子系分野電気回路電荷と電流、電圧を説明できる。2前1
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。2前2,前3
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。2後1,後2,後3,後4,後6
合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。2前4,前5,前10
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。2後12
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。2前13
重ねの理を用いて、回路の計算ができる。2後5
網目電流法を用いて回路の計算ができる。2後3
節点電位法を用いて回路の計算ができる。2後4
テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。2後9
情報系分野その他の学習内容オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。2前2,前3,前15

評価割合

試験レポート発表・演習小テスト合計
総合評価割合4040101000100
基礎的能力4040101000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000